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原文传递相同尺寸的管道双车在不同间距下形成的缝隙流水力特性研究

论文题名：	相同尺寸的管道双车在不同间距下形成的缝隙流水力特性研究
关键词：	管道双车;缝隙流场;水力损失;输送能耗;间距条件
摘要：	随着科技和现代社会的飞速发展，我国的经济规模不断扩大，国民环保意识也随之不断增强。传统的交通运输方式—公路运输、铁路运输、水路运输和航空运输，已经不能满足现代社会的发展需求，而筒装料管道水力输送技术作为一种新型的节能环保的运输方式，是对现有交通运输方式的一种补充和完善，具有广阔的发展前景。本文结合国家自然科学基金项目“管道缝隙螺旋流水力特性研究(51109115)”和“管道列车水力输送能耗研究(51179116)”，采用理论分析和模型试验相结合的方法，在不同间距条件下，对管道双车的缝隙流进行分析研究及其水力损失进行了分析研究。得出主要结论如下: 　　1、流量相同间距变化时，在管道后车测试断面和管道前车测试断面，轴向流速分布具有以下特点:轴向流速随着测点距离管道中心距离的增大呈现先增后减，且随着间距增大，轴向流速梯度趋于稳定。同时，可以看出间距为50cm时轴向速度比间距为20cm和间距为80cm的轴向速度小。　　2、流量相同间距变化时，在管道后车和前车测试断面，径向流速分布具有以下特点:间距为80cm时最为均匀，间距为50cm时次之，而间距为20cm时最不均匀随着间距的变化，径向流速分布密集区域基本一致，但是间距越大，密集区域越不明显。　　3、流量相同间距变化时，在管道后车和前车测试断面，周向流速分布具有以下特点:间距为20cm下前车、后车周向速度分布最为均匀，流速梯度最小，间距为50cm的次之，间距为80cm时最不均匀，流速梯度最大。靠近管道内壁和管道车外壁的测点周向流速变化较大，不仅大小改变，方向也变化较大。随着间距的增大，前后车之间的影响越来越小。　　4、流量相同间距变化时，车间断面的轴向流速分布有如下规律:间距为80cm时轴向流速分布，比间距为50cm和20cm时更为均匀，而间距为50cm和80cm时的管道前车断面轴向流速分布类似，间距为20cm时管道双车车间环隙轴向流速分布最不均匀，且与其他两个间距的分布相比有较大差异。同时，可以看出间距为50cm时轴向速度比间距为20cm和间距为80cm的轴向速度小。　　5、流量相同间距变化时，车间断面的径向向流速分布有如下规律:径向流速分布密集区域基本趋于一致，径向流速分布随着间距的增大，有先密集后趋于稀疏的分布特征。　　6、流量相同间距变化时，车间断面的周向流速分布有如下规律:间距为20cm下的双车车间环隙断面周向速度分布最为均匀，流速梯度最小，间距为50cm的次之，间距为80cm最不均匀，流速梯度最大。随着间距的增大，双车车间环隙断面周向流速分布的密集区域越来越明显。　　7、相同流量下测试段内轴向速度的沿程分布图可以看出，对流量不同情况下，轴向速度在测试段内的变化基本可以分为4个阶段;从三个间距的速度沿程分布可以看出，双车之间相互影响的范围在35cm～50cm之间:间距过小，双车相互影响，导致轴向速度发生变化较大，周向和径向速度影响较大，导致能耗增加;间距过大，双车之间相互影响小，但是不经济且不利于实际运用。因此从这点考虑双车运行的最佳间距应在35cm～50cm之间。　　8、在不同间距、不同流量的条件下，管道水流在测试段内水力损失变化趋势是一致的，即随着距离的增加，水力损失也不断的增加。在间距相同的情况下，流量越大，测试段内水流的水力损失也越大;管道水流经过第一个管道车时的水力损失小于管道水流经过第二个管道车时的水力损失。　　9、当流量相同的情况下，间距不同，管道水流经过管道车时水力损失，随间距的增加先减小后增加，在本文中，间距为50cm时，水力损失最小，水力损失增幅亦最小;当间距为80cm时，水力损失最大，且水力损失增幅也最大。　　本文的研究成果，对简装料管道水力输送技术的发展，具有重要的参考价值，为该技术的后续研究提供了宝贵的试验依据，也为提高输送效率、使其尽快实现工业化，提供了重要的理论依据。
作者：	张琪琦
专业：	水利工程
导师：	孙西欢
授予学位：	硕士
授予学位单位：	太原理工大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文